医院污水中致病微生物解析:探究抗生素耐药性与环境健康风险

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management CS13

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  抗生素耐药性威胁公众健康,医院污水因含致病微生物和化学物质备受关注。研究人员分析摩洛哥两家医院污水,发现其中粪便指示菌和病原菌超标,不同菌株对抗生素耐药率各异。该研究有助于改进医院污水管理,减少耐药性传播。

  在当今社会,随着医疗技术的不断进步,医院在保障人们健康方面发挥着至关重要的作用。然而,医院产生的污水却逐渐成为一个让人头疼的大问题。医院污水(Hospital Wastewater,HWW)不同于普通的生活污水,它里面含有各种各样的微生物,其中不乏致病细菌,还混合着药物等化学物质。近年来,抗生素的使用越来越广泛,环境中抗生素的浓度也在不断上升。这些抗生素不仅影响着环境中的微生物,还促使了抗生素耐药菌的出现。抗生素耐药性意味着细菌对原本能杀死它们的药物产生了抵抗力,这使得感染的治疗变得更加困难,耐药菌的传播风险也大大增加。据统计,因抗生素耐药性导致的死亡已成为全球第二大死因,像大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等六种病原菌是引发耐药性的主要 “元凶”。医院每天都会产生大量污水,如果未经处理直接排放到环境中,这些污水就会污染河流、土壤,甚至间接污染饮用水,对生态环境和人类健康构成严重威胁。因此,深入了解医院污水中的微生物多样性和抗生素耐药性动态,成为了亟待解决的问题。
为了攻克这一难题,来自摩洛哥的研究人员对位于摩洛哥西南部拉巴特 - 萨累 - 盖尼特拉地区的两家医院 —— 萨累省立医院(Sale Prefectural Hospital,PHS)和泰马拉省立医院(Temara Prefectural Hospital,PHT)的污水展开了研究。他们通过每周现场采样的方式收集污水样本,并对样本进行了全面分析。研究结果令人担忧,两家医院污水样本中的粪便指示菌和病原菌含量都很高。其中,总大肠菌群数量在 102 - 7.5×10?CFU/100ml 之间,粪大肠菌群高达 8.1×10?CFU/100ml ,大肠杆菌为 5.1×10?CFU/100ml ,肠球菌是 8.1×103CFU/100ml ,金黄色葡萄球菌达到 6.6×10?CFU/100ml ,铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)则有 7.9×10?CFU/100ml 。在对分离出的菌株进行抗生素耐药性研究时发现,在检测的 75 株分离菌中,大肠杆菌是两家医院中最常被检测到的菌株,在 PHT 医院的检出率为 42%,在 PHS 医院的检出率为 47%。紧随其后的是肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumonia)、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌。不同菌株对不同抗菌药物的耐药率差异很大,尤其是对 β - 内酰胺类抗生素,耐药水平较高。综合来看,这些医院污水存在显著的健康和环境风险,医院与环境的交界区域俨然成为了耐药性传播的 “温床”。这一研究对于改进医院污水管理实践具有重要意义,能够帮助相关部门在污水排放到自然环境之前采取有效措施,减少抗生素耐药性的传播,降低对自然环境和人类健康的负面影响。该研究成果发表在《Environmental Nanotechnology, Monitoring 》杂志上。

在研究过程中,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:首先,采用每周现场采样的方式获取两家医院的污水样本;其次,在实验室依据标准分析协议,通过分析细菌学参数来确定医院污水的微生物污染情况;最后,利用单因素方差分析(ANOVA)检测不同样本类型之间细菌浓度的显著差异,并通过主成分分析(PCA)分析医院污水中细菌的多样性,以此降低数据维度并保留大部分方差。

下面详细介绍研究结果:

  • 研究区域:本次研究选取的两家医院各具特色,PHS 医院规模较大,拥有 250 张床位,涵盖内科、外科、儿科、妇产科、心脏病科等多个医疗科室;PHT 医院同样为研究提供了丰富的样本来源。不同的科室设置意味着污水中微生物的种类和数量可能存在差异,这为研究微生物多样性提供了良好的基础。
  • 细菌学特征:通过对两家医院污水的细菌学参数分析,确定了污水的微生物污染情况。从数据结果来看,各项指标均显示出较高的污染水平。总大肠菌群、粪大肠菌群、大肠杆菌等粪便指示菌的高含量,表明污水存在严重的粪便污染;而金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等病原菌的大量存在,则直接对环境和人体健康构成威胁。这些数据直观地反映出医院污水的污染现状,为后续研究抗生素耐药性和制定治理措施提供了重要依据。
  • 抗生素耐药性分析:对从医院污水中分离出的 75 株菌株进行研究,发现大肠杆菌在两家医院中都是主要的检出菌株。不同医院中其他常见菌株的检出率有所不同,如肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌在 PHT 医院和 PHS 医院的检出率存在差异。进一步研究这些菌株对不同抗菌药物的耐药情况,发现它们对 β - 内酰胺类抗生素呈现出较高的耐药率。这一结果揭示了医院污水中抗生素耐药性的现状和特点,为深入了解耐药菌的传播机制和制定针对性的防控策略提供了关键信息。
  • 统计分析:运用单因素方差分析,研究人员确定了不同样本组之间细菌浓度的显著差异,这有助于明确不同来源或处理方式的污水样本在细菌污染程度上的区别。主成分分析则对污水中细菌的多样性进行了有效分析,通过降低数据维度,保留了大部分方差,使得复杂的细菌多样性数据变得更加清晰和易于理解,为进一步探究细菌之间的关系和分布规律提供了有力支持。

研究结论表明,两家医院的污水中细菌负荷极高,远远超出国际标准,存在粪便污染加剧和高致病性细菌负荷的问题。同时,研究还发现了 75 株大肠杆菌、肺炎克雷伯菌属、假单胞菌属和葡萄球菌属的分离株,其分布广泛且多样性丰富。这意味着医院污水是一个复杂的微生物环境,其中的耐药菌存在传播风险,对公共卫生和环境健康构成了潜在威胁。在讨论部分,研究人员强调了医院污水排放问题的严重性。医院污水中的耐药菌一旦进入环境,可能会在水生生态系统中传播,污染土壤和饮用水,并且这些耐药菌能够在恶劣环境中存活数年,持续对生态环境和人类健康产生影响。因此,迫切需要开发专门针对医院污水的处理方法,在污水排放到自然环境之前进行有效处理,以降低耐药菌传播的风险,保护生态环境和公众健康。这一研究成果为后续的医院污水处理和抗生素耐药性防控提供了重要的理论依据和实践指导,对于推动相关领域的研究和发展具有重要意义。

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